MATERIAUX COMPOSITES A RENFORT FIBREUX
Micro-indentation : analyse quantitative du comportement à l'interface


     L'interface fibre/matrice joue un rôle essentiel dans le comportement mécanique, la fatigue et la durabilité des matériaux composites à renfort fibreux.

Une de nos équipe à mis au point un test de micro-indentation simple permettant une caractérisation mécanique quantitative de cette interface: une fibre de verre (diamètre 2r, module d'Young E=73000 MPa) est indenté dans sa matrice (module d'Young 3000 MPa) par un indenteur de type Vickers. On obtient des courbes donnant la charge normale appliquée P à l'indenteur en fonction de sa pénétration u0.

Le modèle analytique de type shear-lag développé pour analyser quantitativement les courbes d'indentation permet d'en déduire:
- un paramètre n caractérisant le matériau environnant la fibre testée, dont la valeur dépend notamment du type d'empilement des fibres et de sa régularité. Ce paramètre donne accès à la raideur locale du système k par n=(k/rE)½

- la containte interfaciale de décohésion td

- la longueur h de décohésion à l'interface en fonction de la charge appliquée
  la longueur H selon laquelle se produit un glissement à la décharge dans la partie d'interface ayant subi une décohésion.
     Nous proposons ici une applet qui illustre ce test de micro-indentation, en suivant cependant une démarche inverse du processus expérimental:
pour une fibre dont on peut faire varier le diamètre 2r, on choisit la contrainte caractéristique de décohésion à l'interface td ainsi que la raideur k du système. L'application d'un cycle de charge P par incrémentations successives jusqu'à un seuil de charge inférieur ou égal à 1N permet de visualiser la courbe charge P/ enfoncement u0 et d'obtenir les valeur de h et H pendant le cycle.



Consulter la publication sur laquelle est basé le module interactif:

Quantitative analysis of the micro-indentation behaviour of fibre reinforced composites: development and validation of an analytical model
Mondher Zidi (a,b), Luc Carpentier (b), Antoine Chateauminois (c), François Sidoroff (b)
Composites Science and Technology - Elsevier
(a) Laboratoire de Mécanique des Solides, Ecole Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Tunisie
(b) Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS), UMR CNRS 5513, Ecole Centrale de Lyon, France
(c) Laboratoire d'Ingénierie et Fonctionnalisation des Systèmes (IFoS), UMR CNRS 5621, Ecole Centrale de Lyon, France

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Auteurs : Marie-Hélène Levé et Antoine Chateauminois  - Ecole Centrale de Lyon - Juin 2000